徐東地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)

陳歡慶，胡永樂，閆 林，張 晶，童 敏

(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

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徐東地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)

陳歡慶，胡永樂，閆 林，張 晶，童 敏*

(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

針對(duì)火山巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，有效評(píng)價(jià)難度大等問(wèn)題，以松遼盆地徐東地區(qū)白堊系營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層為例，運(yùn)用SPSS聚類分析軟件，利用10口井60塊巖心分析測(cè)試資料、23口井206塊壓汞資料和32口井的精細(xì)測(cè)井解釋成果，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了綜合定量評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，研究區(qū)目的層火山巖可以劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ等4類儲(chǔ)層，其中I類儲(chǔ)層最少，儲(chǔ)層以II類和III類(中等至差儲(chǔ)層)為主，有利儲(chǔ)層發(fā)育的部位主要位于研究區(qū)的中北部和西南部，層位主要為YC1I1小層和YC1II1小層，儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)的結(jié)果為開發(fā)方案設(shè)計(jì)提供了重要的地質(zhì)依據(jù)。

聚類分析；儲(chǔ)層評(píng)價(jià)；成巖作用；火山巖相；火山巖儲(chǔ)層；營(yíng)城組；徐東地區(qū)

0 引 言

隨著世界范圍內(nèi)碎屑巖、碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)形勢(shì)日益嚴(yán)峻和油氣消費(fèi)量的急劇增加，火山巖油氣藏已成為油氣勘探開發(fā)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[1-6]。儲(chǔ)層評(píng)價(jià)就是對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集油氣的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果能有效指導(dǎo)油田的開發(fā)[7]。前人在有關(guān)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方面做過(guò)大量研究[8-9]?？傮w上，目前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法逐漸由定性向定量化發(fā)展，而考慮的因素也越來(lái)越多，由傳統(tǒng)的孔滲評(píng)價(jià)向多因素綜合考慮發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)以及在此基礎(chǔ)上的有利開發(fā)區(qū)帶預(yù)測(cè)，關(guān)鍵在于將定性的地質(zhì)分析和定量的儲(chǔ)層聚類分析分類評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合。通過(guò)對(duì)火山巖儲(chǔ)層影響因素的地質(zhì)成因分析，選擇特征儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)，運(yùn)用SPSS聚類分析軟件，借助32口井的精細(xì)測(cè)井解釋成果，對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層進(jìn)行了綜合定量評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，為火山巖儲(chǔ)層有效開發(fā)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)構(gòu)造上位于徐家圍子斷陷徐中構(gòu)造帶之上[10]?；鹕綆r儲(chǔ)層分布在白堊系下統(tǒng)的營(yíng)城組一段和三段，以酸性噴發(fā)巖為主，目前是徐深氣田天然氣開發(fā)主力區(qū)塊之一，西鄰宋芳屯油田、北鄰興城開發(fā)區(qū)徐深1區(qū)塊，研究的目的層位為營(yíng)城組一段[11-12]。此次研究將目的層營(yíng)城組一段火山巖自上而下劃分為YC1I1、YC1I2、YC1II1、YC1II2和YC1III等5個(gè)小層。由于研究區(qū)處于開發(fā)初期，鉆井較少，鉆遇YC1III層的井極少，因此，只對(duì)YC1I1、YC1I2、YC1II1和YC1II2小層進(jìn)行分析(圖1)[10]。研究區(qū)目的層孔隙度主要集中在10%以下，滲透率值主要集中在0.1×10-3μm2以下，孔、滲值都偏小[13]。只是局部受斷裂影響，取值稍大，整體上屬于低孔、低滲[13]儲(chǔ)層。儲(chǔ)層火山巖相主要為爆發(fā)相和溢流相，孔隙結(jié)構(gòu)主要為原生氣孔和次生溶蝕孔隙。孔隙均質(zhì)性差，不同區(qū)域和不同層位差異較大，整體上喉道連通性也較差[13]。

2 火山巖儲(chǔ)層發(fā)育主要影響因素分析及評(píng)價(jià)參數(shù)的選取

2.1 火山巖儲(chǔ)層發(fā)育主要影響因素

火山巖儲(chǔ)層發(fā)育的影響因素眾多，主要包括構(gòu)造、火山噴發(fā)特征、火山巖性、火山巖相以及成巖作用等。研究區(qū)火山是以裂隙—中心式噴發(fā)為主，火山口大多與斷裂分布位置密切相關(guān)，靠近斷裂部位分布。圍繞著不同火山口，伴隨著與火山口距離的變化，形成類型各異的火山巖相，各類亞相之間儲(chǔ)層物性差異巨大。當(dāng)然，巖相因素只是重要因素之一，后期成巖作用也可能對(duì)儲(chǔ)層性質(zhì)產(chǎn)生影響。根據(jù)上述分析，認(rèn)為各種因素中以火山巖相、成巖作用和構(gòu)造作用占主導(dǎo)地位，而火山噴發(fā)作用和火山巖性的影響作用要相對(duì)小一些，這也為下一步儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)的選擇提供了參考依據(jù)。

圖1 松遼盆地徐東地區(qū)地層劃分特征

2.2 火山巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)的選擇

評(píng)價(jià)參數(shù)的選擇，是火山巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)成敗的最關(guān)鍵因素之一[14-17]。此次研究基于儲(chǔ)層發(fā)育主要影響因素分析成果，對(duì)儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)的參數(shù)進(jìn)行選擇，最終選擇能充分反映上述儲(chǔ)層影響因素的有效孔隙度、總滲透率、含氣飽和度、儲(chǔ)層厚度、非均質(zhì)性滲透率變異系數(shù)等5項(xiàng)參數(shù)對(duì)研究區(qū)目的層儲(chǔ)層進(jìn)行綜合定量評(píng)價(jià)。

3 火山巖儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)

3.1 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法的選擇

在聚類分析過(guò)程中選擇SPSS軟件提供的Q聚類，所謂對(duì)個(gè)案Q聚類是根據(jù)變量的特征進(jìn)行聚類，凡是特征相近的個(gè)案，就將其歸入一類[18]。在聚類過(guò)程中，首先對(duì)上述5項(xiàng)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，從而使不同類型的變量值之間能夠進(jìn)行大小比較和數(shù)學(xué)運(yùn)算。該過(guò)程中，充分結(jié)合研究者的經(jīng)驗(yàn)[14]，采用“人機(jī)交互”方式，利用一定的檢驗(yàn)原則來(lái)判定儲(chǔ)層聚類分析結(jié)果的合理性。如果合理，輸出分類結(jié)果，進(jìn)行下一步。如果不合理，重新優(yōu)化選取參數(shù)，調(diào)整不同參數(shù)在聚類分析運(yùn)算中的權(quán)重，同時(shí)調(diào)整聚類分析運(yùn)算方法，重新進(jìn)行聚類分析，如此循環(huán)實(shí)驗(yàn)，直到劃分結(jié)果與動(dòng)靜態(tài)資料符合為止，最終獲得儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)的結(jié)果(表1)。

具體的檢驗(yàn)和判定原則主要包括：①儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)的結(jié)果要與構(gòu)造作用、火山巖相分析和成巖作用等地質(zhì)成因分析的認(rèn)識(shí)相一致，充分體現(xiàn)這些儲(chǔ)層成因控制因素；②不同類型儲(chǔ)層的判別樣本數(shù)要達(dá)到一定的比例，這個(gè)比例由研究者根據(jù)以往儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)研究工作的經(jīng)驗(yàn)以及從事火山巖儲(chǔ)層地質(zhì)研究工作的認(rèn)識(shí)確定，避免儲(chǔ)層分類的結(jié)果受少數(shù)奇異值的影響，發(fā)生錯(cuò)誤；③SPSS聚類分析軟件給出的所有樣本的正判率要大于85%；④儲(chǔ)層分類結(jié)果要與目前氣田動(dòng)態(tài)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果相一致(例如分類結(jié)果與目前生產(chǎn)實(shí)踐一致等)。

表1 松遼盆地徐東地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)

3.2 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的結(jié)果

選用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，利用32口井的精細(xì)測(cè)井解釋成果的總滲透率變異系數(shù)，與儲(chǔ)層厚度、有效孔隙度、總滲透率和含氣飽和度一起綜合權(quán)衡，將研究區(qū)目的層劃分為好、中、差和非儲(chǔ)層4種類型，分別對(duì)應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ類，對(duì)聚類分析結(jié)果進(jìn)行判別分析，正判率達(dá)到89.3%，說(shuō)明儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)結(jié)果是可信的。將不同井各小層評(píng)價(jià)結(jié)果標(biāo)注在平面上，主要參考構(gòu)造圖、火山巖相平面圖和儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)性圖等的發(fā)育趨勢(shì)，最終繪制了不同小層的儲(chǔ)層平面展布特征(圖2)。

由圖2可知：YC1Ⅰ1小層(圖2a)為主力層位，4類儲(chǔ)層都有發(fā)育，I類儲(chǔ)層最少，其余3類儲(chǔ)層分布面積相差不大，其中I類儲(chǔ)層主要發(fā)育在研究區(qū)的中北部XS28、XS21-1和XS23井區(qū)附近區(qū)域，Ⅱ類和Ⅲ類儲(chǔ)層在研究區(qū)廣泛發(fā)育；YC1Ⅰ2小層(圖2b)主要發(fā)育Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ類儲(chǔ)層，各類儲(chǔ)層分布面積大體相當(dāng)；YC1Ⅱ1小層(圖2c)中4類儲(chǔ)層都有，其中Ⅰ類和Ⅱ類儲(chǔ)層面積最小，而Ⅲ類和Ⅳ類儲(chǔ)層分布范圍最大；YC1Ⅱ2小層(圖2d)發(fā)育Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ類儲(chǔ)層，其中以Ⅲ和Ⅳ類儲(chǔ)層為主?？傮w上，Ⅰ類儲(chǔ)層發(fā)育的范圍較小，層位也有限。平面上只在XS28、XS23、XS213和XS14-1井附近出現(xiàn)，層位上只在YC1Ⅰ1和YC1Ⅱ1小層中出現(xiàn)。Ⅱ類儲(chǔ)層在YC1Ⅰ1和YC1Ⅰ2小層中比較發(fā)育，在YC1Ⅱ1和YC1Ⅱ2小層中局部分布。Ⅲ類和Ⅳ類儲(chǔ)層在研究區(qū)目的層各小層當(dāng)中廣泛發(fā)育，總體上，研究區(qū)目的層儲(chǔ)層性質(zhì)較差，以中等和差儲(chǔ)層為主。從層位上看， YC1Ⅰ1和YC1Ⅱ1小層中都局部發(fā)育Ⅰ類儲(chǔ)層，這2個(gè)小層分別為研究區(qū)主力層和次主力層，非主力層YC1Ⅰ2和YC1Ⅱ2小層中以Ⅱ類或更差的儲(chǔ)層類型為主。從發(fā)育的區(qū)域上看，Ⅰ類和Ⅱ類儲(chǔ)層主要集中在XS27、XS213、XS231、XS23、XS14-1和XS27等井附近的區(qū)域，而這些井目前初步開發(fā)效果較好，而其余區(qū)域的井目的層多為干層或水層，這也表明儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的結(jié)果與氣田生產(chǎn)實(shí)踐基本吻合。

圖2 松遼盆地徐東地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

4 結(jié) 論

(1) 松遼盆地徐東地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層總體上低孔、低滲，孔隙均質(zhì)性差，不同區(qū)域和不同層位差異較大，整體上喉道連通性也較差。儲(chǔ)層性質(zhì)的影響因素眾多，以構(gòu)造作用、火山巖相特征和成巖作用占主導(dǎo)地位。

(2) 將研究區(qū)儲(chǔ)層目的層劃分為好、中、差和非儲(chǔ)層4種類型。儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性判別原則主要包括評(píng)價(jià)結(jié)果是否與地質(zhì)成因分析的認(rèn)識(shí)相一致，不同類型儲(chǔ)層的判別樣本數(shù)要達(dá)到一定的比例，儲(chǔ)層分類結(jié)果要與目前氣田動(dòng)態(tài)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果相一致等。

(3) 孔隙度、滲透率、含油飽和度、儲(chǔ)層厚度、非均質(zhì)性等5項(xiàng)參數(shù)綜合定量評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)目的層儲(chǔ)層性質(zhì)總體較差，Ⅰ儲(chǔ)層類最少，以Ⅱ類和Ⅲ類(中等和差儲(chǔ)層)為主。儲(chǔ)層發(fā)育比較有利的區(qū)域主要位于研究區(qū)的中北部和西南部，層位主要為YC1Ⅰ1和YC1Ⅱ1小層。儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)的結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)踐能較好的吻合。

[1] TOMOHISA K，et al. Geological modelling of a heterogeneous volcanic reservoir by the petrological Method [J]. SPE59407， 2000：1-8.

[2] TANG Hong，JI Hancheng. Incorporation of spatial characters into volcanic facies and favorable reservoir prediction [J]. SPE90847， 2004，1-11.

[3] PATRICIA Sruog，NORA Rubinstein. Processes controlling porosity and permeability in volcanic reservoirs from the Austral and Neuquen basins， Argentina [J]. AAPG Bulletin，2007，91(1)：115-129.

[4] 畢曉明，陸長(zhǎng)東，姜曉偉，等.徐深氣田A區(qū)塊火山巖氣藏開發(fā)動(dòng)態(tài)特征[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2013，32(4)：62-66.

[5] 侯啟軍，趙志魁，王立武.火山巖氣藏——松遼盆地南部大型火山巖氣藏勘探理論與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2009：229-319.

[6] 邵銳.徐深氣田火山巖氣藏水侵識(shí)別與預(yù)測(cè)方法[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2014，33 (1)：81-85.

[7] 羅蟄潭，崔秉荃，黃思靜，等.黏土礦物對(duì)碎屑巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的控制理論探討及應(yīng)用實(shí)例[J].成都地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，1991，18(3)：1-12.

[8] 尹帥，丁文龍，王濡岳，等.陸相致密砂巖及泥頁(yè)巖儲(chǔ)層縱橫波波速比與巖石物理參數(shù)的關(guān)系及表征方法[J].油氣地質(zhì)與采收率，2015，22(3)：22-28.

[9] 徐正順，王渝明，龐彥明，等.大慶徐深氣田火山巖氣藏儲(chǔ)集層識(shí)別與評(píng)價(jià)[J].石油勘探與開發(fā)，2006，33(5)：521-531.

[10] 陳歡慶，胡永樂，冉啟全，等. 徐深氣田徐東地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層巖相特征[J].天然氣地球科學(xué)，2010，21(6)：924-930.

[11] 舒萍，丁日新，曲延明，等.徐深氣田火山巖儲(chǔ)層巖性巖相模式[J].天然氣工業(yè)，2007， 27(8)：23-27.

[12] 王英南，郗玉清.松遼盆地興城地區(qū)營(yíng)一段火山巖巖性、巖相及孔隙結(jié)構(gòu)特征研究[J].中國(guó)石油勘探，2009，13(1)：24-29.

[13] 陳歡慶，胡永樂，冉啟全，等.徐東地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性特征[J].斷塊油氣田，2011，18(1)：9-13.

[14] 陳歡慶，蔣平，張丹鋒，等.火山巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類與分布評(píng)價(jià)[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，44(4)：1453-1463.

[15] 曲延明，舒萍，王強(qiáng).興城氣田火山巖儲(chǔ)層特征研究[J].天然氣勘探與開發(fā)，2006，29(3)：13-16.

[16] 徐正順，王渝明，龐彥明，等.大慶徐深氣田火山巖氣藏的開發(fā)[J].天然氣工業(yè)，2008，28(12)：74-77.

[17] 蘭朝利， 王金秀， 楊明慧，等.低滲透火山巖氣藏儲(chǔ)層評(píng)價(jià)指標(biāo)芻議[J].油氣地質(zhì)與采收率，2008，15(6)：32-34.

[18] 蔡建瓊，于惠芳，朱志洪，等，等.SPSS統(tǒng)計(jì)分析實(shí)例精選[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006：292-307.

編輯 孟凡勤

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.005

20150726：改回日期：20151119

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“CO2驅(qū)油與埋存關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05016-006)

陳歡慶(1979-)，男，高級(jí)工程師，2006年畢業(yè)于西北大學(xué)石油及天然氣地質(zhì)專業(yè)，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)研究工作。

TE122

A

1006-6535(2016)01-0021-04

* 參加此項(xiàng)研究的還有王擁軍。